從四方面入手讓機器人教育進課堂

陽其輝

當今時代是人才競爭的時代，學生需要具備多種能力。智能機器人技術(shù)融合了電子、傳感器、機械、軟件和人工智能等技術(shù)，充分體現(xiàn)了當今信息技術(shù)多項領(lǐng)域的先進技術(shù)，是信息技術(shù)的重要內(nèi)容。目前，人工智能機器人已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軍事、醫(yī)療、衛(wèi)生、教育等眾多領(lǐng)域。機器人教育，成為培養(yǎng)學生綜合能力的一條有效途徑。通過開展機器人搭建、編程、創(chuàng)意等實踐活動，進一步提高學生的觀察能力，開發(fā)學生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學生的動手實踐能力，這有助于貫徹教育方針，推進素質(zhì)教育，體現(xiàn)先進教育理念，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和創(chuàng)新精神，提高學生的綜合能力，激發(fā)學生愛科學、學科學、用科學的積極性和主動性。

從指導教師培訓入手

機器人本身是高科技的產(chǎn)物，所涉及學科的相關(guān)知識和技能較為復(fù)雜，對教師的要求相對較高。作為機器人教學的教師，要成為學生學習的指導者、幫助者，充分挖掘?qū)W生的聰明才智，積極引導學生開展活動，開拓學生創(chuàng)新思維獲取新的知識，機器人指導教師的專業(yè)素質(zhì)直接影響中小學機器人教育的發(fā)展。

目前機器人教育師資隊伍比較薄弱，大多數(shù)機器人教師沒有接受過正規(guī)的機器人教育，專業(yè)的機器人教師匱乏在一定程度上制約著機器人教育的發(fā)展。

大多數(shù)教師來自信息技術(shù)、科學、通用技術(shù)這3個相關(guān)性較強的學科。但是，除部分校外培訓機構(gòu)之外，公立校幾乎沒有專職機器人指導教師。還有一些學校由于校內(nèi)缺乏師資，只能通過外聘廠家技術(shù)工程師、地區(qū)銷售協(xié)助開展相關(guān)活動。然而機器人學科是一門交叉性極強的綜合性學科，它涉及機械制造、自動控制、傳感器技術(shù)、計算機軟硬件技術(shù)等許多學科。來自不同專業(yè)背景的教師在從事機器人教育時勢必遇到知識和技能上的難題，因此無論是何種教育背景出身的教師，由于機器人教育的綜合性和專業(yè)性，在從事機器人教育時都有自身的優(yōu)勢與不足。

機器人指導教師在成長初期，由于缺乏豐富的機器人教學資源、有效的信息交流平臺，只能通過為數(shù)不多的培訓活動接受學習，靠自身慢慢積累，摸索尋找到其他的學習資源與渠道，才得以逐步成長。像我們衡陽市，機器人指導教師可以通過多種多樣的學習途徑，除參與培訓之外，還可以主動地通過網(wǎng)站、博客、QQ群、自主研究等多渠道獲取相關(guān)信息。我市建有機器人教育QQ群，及時發(fā)布各種學習、比賽信息，組織開展機器人輔助教學、機器人學科教學為主題的培訓活動和研討會，從而提高教師參與機器人教育的積極性，吸引更多的教師加入到機器人教育領(lǐng)域，在交流和學習中促進機器人指導教師的健康成長。

從課程開設(shè)入手

2003年4月正式頒布的《普通高中技術(shù)課程（實驗）》，首次在“信息技術(shù)”科目中設(shè)立“人工智能初步”選修模塊，并在新增加的通用技術(shù)課程中設(shè)立了“簡易機器人制作”選修模塊。教育部新制定的《普通高中物理課程體系（實驗）》亦提出“收集資料，了解機器人在生產(chǎn)、生活中的意義”的建議。

但是目前，只有極少數(shù)的地區(qū)和學校將機器人教學納入了正規(guī)課堂教學。例如：2000年，北京景山學校以科研課題的形式將機器人普及教育納入到信息技術(shù)課程中，在國內(nèi)率先開展了中小學機器人課程教學。2001年，上海市西南位育中學、盧灣高級中學等學校開始以校本課程的形式進行機器人活動進課堂的探索和嘗試。2005年，哈爾濱市正式將機器人引入課堂教學，在哈爾濱師大附小、60中、省實驗中學等41所學校開設(shè)了“人工智能與機器人”課程，用必修課形式對中小學生進行機器人科學方面的教育。

在湖南省，只有少數(shù)幾個學校把機器人培訓納入通用技術(shù)選修課。在筆者所在學校，首先是借2007年高中課程改革開設(shè)了興趣課，面對高一、高二有興趣的學生，每周安排1個課時。其次是借助機器人社團。最后是利用通用技術(shù)課，在教學中將學生以組為單位，每組自選小組長，自選機器人項目中的任務(wù)，集全組同學的智慧綜合運用各學科知識特別是物理、數(shù)學知識來完成任務(wù)，將通用技術(shù)、機器人、各學科知識有機結(jié)合起來，激發(fā)學生的學習樂趣，以期全面提高學生的綜合素質(zhì)，提升學生的科學素養(yǎng)。

從機器人競賽入手

國外開展中小學機器人教育活動是從競賽活動開始的。國際上最早的機器人競賽發(fā)生在1988年，日本廣播協(xié)會舉辦了首屆機器人比賽。20世紀90年代以后，美國政府有關(guān)部門在全國高中生中推行“感知和認知移動機器人”計劃，機器人越來越成為一個培養(yǎng)中學生綜合能力的學習平臺。在“世界機器人王國”日本，每所大學都有高水平的機器人研究和教學內(nèi)容，每年定期舉行各種不同層次的機器人設(shè)計和制作大賽，既有國際性高水平比賽，也有社區(qū)性中小學生參加的比賽。此后，機器人競賽發(fā)展的規(guī)模不斷壯大，項目不斷完善，影響力不斷增強。

我校組織學生參加機器人足球賽、FLL工程挑戰(zhàn)賽、創(chuàng)意比賽等，通過各屆參賽學生的奮力拼搏，多次獲得市、省、全國的金牌、銀牌等優(yōu)異成績，得到學校的財力投入與政策支持，建設(shè)專用教室，更新?lián)Q代電腦、展示柜、搭建臺、投影機等硬件設(shè)施，添置機器人器材配件庫；得到上級行政主管部門如教育局、科技局、科協(xié)等的支持，使機器人活動作為學校的特色教育持續(xù)開展。

從領(lǐng)導、家長思想工作入手

部分學校將機器人教育視為短期行為，過分強調(diào)競賽成績，走入了競賽的誤區(qū)。很多學校領(lǐng)導決定投資機器人項目的目的不是看這一活動會給學生的成長帶來什么，而是看比賽中能拿到什么樣的成績，能否為學校“爭門面”，而社會、家長看重的往往也是這一點。有些學校買了幾臺機器人，當年比賽成績不理想，結(jié)果來年就連正常的機器人活動必需的零配件也不給了。家長也怕影響孩子學習。

通過這幾年的工作和取得的成績，領(lǐng)導和家長能夠逐步認識到，學生在機器人活動中獲得了多方面能力的培養(yǎng)。

團隊合作能力

一個成功團隊中的每個隊員必須具有合作精神，而開展機器人興趣小組活動中就是培養(yǎng)學生團隊合作能力的最佳平臺。活動要求圍繞機器人調(diào)試、場地準備，無不體現(xiàn)學生之間的配合，促使學生養(yǎng)成嚴謹求實的科學態(tài)度、吃苦耐勞的精神，以及團隊合作、友愛互助的作風和科技創(chuàng)新的熱情。

創(chuàng)新能力

引導學生進行富有創(chuàng)造性的各種機器人搭建，鼓勵學生勇于探索，使用與眾不同的方法、思路，對學生有創(chuàng)意的想法或做法，教師全力支持，這樣既鍛煉了學生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)和激發(fā)了學生的創(chuàng)新精神，也提高了他們的綜合素質(zhì)。

應(yīng)變能力

由于機器人的運行受時間、地點和環(huán)境等因素的影響，制作機器人時要考慮很多因素。特別是競賽機器人的制作，要求選手能夠根據(jù)場地的實際情況，現(xiàn)場搭建、編程、調(diào)試，完成規(guī)定的競賽項目，具備臨場應(yīng)變能力和處理突發(fā)事件的能力，這就要求教師在平時訓練中注重培養(yǎng)學生的臨場應(yīng)變能力。

只有實現(xiàn)了從上述4個方面人手，機器人教育才會真正走進課堂，機器人教學才會真正走入“尋常百姓家”。